农杆菌介导的墨兰遗传转化

转基因育种是快速定向改良兰花育种目标性状的有效方法,但迄今未见有关墨兰转基因育种的研究报道。试验以‘企剑白墨’墨兰Cymbidium sinensis cv.‘Qijianbaimo’的根状茎为受体材料,研究了影响农杆菌介导墨兰遗传转化效率的因素,以建立有实用价值的墨兰遗传转化技术体系。结果表明,受体的预培养时间、乙酰丁香酮的添加方式及浓度、农杆菌工程菌液浓度(OD600)、侵染时间和共培养时间均对‘企剑白墨’根状茎的GUS瞬时表达率有显著影响。以预培养39 d的根状茎尖为材料,在添加200μmol/L乙酰丁香酮,OD600为0.9的工程菌液中侵染35 min后,转入添加200μmol/L乙酰丁香酮的共培养基中培养7 d时,‘企剑白墨’根状茎的GUS瞬时表达率最高,为11.67%。采用上述条件对‘企剑白墨’墨兰进行遗传转化,经PCR鉴定和GUS染色检测,从400株再生植株中获得了3株转基因植株,转化率为0.75%。研究表明通过农杆菌介导法对墨兰进行遗传改良是可行的。     

茶树原位转化方法的建立

解决茶树缺乏高效、稳定的遗传转化体系问题,建立了一种基于根癌农杆菌介导的茶树原位转化转基因方法,为茶树基因功能研究和种质创新奠定坚实的基础。以茶树品种‘铁观音’、‘白叶1号’和‘龙井43’的实生幼苗为受体材料,进行去顶芽和腋芽处理。利用根癌农杆菌菌液侵染实生苗伤口,通过抗性筛选获得再生芽,经分子生物学鉴定后,采用短穗扦插法获得茶树转基因植株。结果表明,再生芽中GUS(β-glucuronidase)和HYG(hygromycin)标记基因经多次PCR检测均为阳性,经测序验证PCR产物序列与标记基因序列一致。‘铁观音’、‘白叶1号’和‘龙井43’的转化率分别为8.14%、2.99%和2.53%。建立了不依赖茶树组织培养的原位转化转基因体系,具有操作简便、转化率高、成本低、试验周期短的特点。     

‘光叶蔷薇’器官间接再生体系的建立及GUS基因转化的初步研究

以‘光叶蔷薇’(Rosa wichuriana‘Basye's thornless’)无菌苗的顶生幼嫩小叶为外植体,探讨了其愈伤组织诱导及植株再生的方法。结果表明,高浓度的生长素NAA能诱导外植体产生愈伤组织;由NAA诱导的愈伤组织在附加TDZ的MS培养基上,先暗培养再进行光照培养可直接分化出不定芽。诱导愈伤组织的最佳NAA浓度是7.0 mg/L、暗培养时间为10 d,而最佳分化培养基是MS+5.0 mg/L TDZ+30 g/L葡萄糖+2.5 g/L GEL,分化率达18.34%。以诱导产生的愈伤组织为侵染受体,初步建立了‘光叶蔷薇’GUS基因转化体系。农杆菌菌液浓度OD600值为0.5、侵染30 min、共培养2 d、乙酰丁香酮的浓度为50μmol/L是‘光叶蔷薇’愈伤组织转基因的最优条件。     

影响花椰菜农杆菌介导转化因素的研究

以花椰菜赛雪的带柄子叶为外植体,以MS为基本培养基,GUS基因为报告基因,分析了遗传转化过程中的影响因子,如预培养时间、农杆菌菌液浓度、侵染时间、共培养时间、乙酰丁香酮浓度、延迟筛选时间等对外植体瞬间表达和稳定表达的影响。结果显示,以花椰菜的带柄子叶为外植体,预培养2d,农杆菌菌液为OD6000.3～0.4,侵染8min,共培养2d,乙酰丁香酮浓度为100μmol/L,延迟筛选7d,卡那霉素筛选压为5mg/L为最优的遗传转化方案,转化率最高可达35.7%。另外,GUS瞬间表达率和转化率并不存在绝对的相关性,但瞬间表达分析仍然可以作为外源基因进入受体细胞的指示。花椰菜农杆菌介导转化方案的优化研究为芸薹属蔬菜高效遗传转化提供了技术保障,有利于芸薹属蔬菜遗传育种与种质创新研究。     

种植密度对不同耐密性春玉米基部茎节维管束及根系伤流的影响

选用不同耐密性玉米品种‘郑单958’(密植品种)和‘辽单526’(稀植品种)为材料,设置4个不同的密度水平,分别在拔节期和乳熟期采用徒手切片显微观测基部茎秆内部维管束结构变化,采集茎基部伤流液测定其主要成份含量并计算伤流强度,以期为春玉米的密植高产提供理论依据.结果显示:(1)在拔节期,‘郑单958’维管束结构对密度变化反应相对敏感,而‘辽单526’维管束结构在各密度间并无显著差异;当密度最大时,‘辽单526’伤流强度的下降程度要大于‘郑单958’,但两品种伤流液成分对密度反应无明显变化.(2)在乳熟期,密度对‘郑单958’维管束结构无显著影响,而‘辽单526’在密度增加后维管束结构各指标明显下降且与对照(适宜密度)差异显著;各密度‘郑单958’的伤流强度均大于‘辽单526’,增加密度会提高两品种伤流液中可溶性糖的含量,尤其以‘辽单526’增加更显著.(3)在高于对照密度条件下,两品种的籽粒产量都不同程度低于对照,但‘辽单526’产量降低程度要大于‘郑单958’.研究表明,密植性玉米对密度压力的反应要早于稀植性玉米,其在高密度表现出的适应性也要优于稀植性玉米,这从茎基部的结构和功能上揭示了玉米品种耐密性差异的生理基础.     

干旱高温复合胁迫下sHSPs基因在不同耐旱性玉米中的表达差异及其对ABA和H2O2的响应

以4个玉米(Zea mays L.)品种——‘郑单958’(耐干旱)、‘浚单20’(耐高温)、‘隆玉602’(耐干旱高温复合胁迫)和‘驻玉309’(对3种胁迫均敏感)为实验材料,分别采用脱落酸(ABA)及其抑制剂氟定酮(F)、H2O2及其清除剂碘化钾(I)和丙酮酸钠(P)预处理,探讨干旱高温复合胁迫下小热休克蛋白(sHSPs)在不同耐旱性玉米品种中的表达以及ABA和H2O2对其表达的影响。结果显示:(1)高温、干旱高温复合胁迫诱导的sHSP16.9、sHSP17.2、sHSP17.4、sHSP17.5、sHSP22和sHSP26等6个sHSPs基因表达增加量明显高于干旱和对照。(2)在6个sHSPs中,sHSP17.2基因仅在‘郑单958’中表达;sHSP16.9、sHSP17.4和sHSP26基因在‘隆玉602’中表达增加量最高,在‘驻玉309’中表达增量最低;sHSP17.5和sHSP22基因在‘郑单958’中表达增加量最高,在‘驻玉309’中最低。(3)ABA、F、I和P预处理后,对干旱高温复合胁迫诱导的6个sHSPs基因表达增加量仅有略微影响,但显著影响了sHSP26的蛋白表达。研究表明,sHSPs在不同耐旱性玉米品种中的表达存在显著差异,ABA和H2O2仅稍微提高了sHSPs基因表达,但显著提高了sHSP26蛋白表达,这些结果为进一步研究植物在多胁迫条件下耐逆机理奠定了基础。     

复水对旱后不同玉米品种植株生长恢复能力及其生理响应特性的影响

该研究选用2个抗旱能力相似但旱后恢复能力存在显著差异的玉米品种‘P3’和‘郑单958’为材料,采用盆栽称重控水法在苗期进行干旱及复水处理,通过测定其生长、水分状况、光合参数、叶绿素荧光参数以及叶绿素含量在干旱及复水过程中的变化规律,探讨干旱及复水过程中生理生化响应与旱后恢复能力的关系。结果发现:(1)抗旱性相同的2个玉米品种在干旱复水后的生长恢复能力表现为‘P3’显著强于‘郑单958’。(2)干旱胁迫后,‘郑单958’和‘P3’的叶片相对含水量差异不显著,但‘P3’能维持较高的叶水势、PSⅡ最大光化学效率和叶绿素含量。(3)经干旱胁迫复水后,‘P3’的净光合速率,PSⅡ最大光化学效率和气孔导度恢复速度快于‘郑单958’,说明‘P3’光合损失恢复能力高于‘郑单958’。研究表明,玉米品种‘P3’的旱后复水生长恢复能力较强,因‘P3’在干旱胁迫下能维持较高的Fv/Fm值和叶绿素含量,光系统的损伤较轻,而且复水后也能较快的恢复;在干旱过程中减轻干旱胁迫对植物光合系统的伤害是旱后复水快速恢复生长的基础,而在复水后快速修复光系统损失能够加快植物复水的恢复速度。     

‘窄冠白杨1号’遗传转化体系建立与抗虫基因转化

‘窄冠白杨1号’（Populus leucopyramidalis 1）是一种冠形窄、耐盐碱的优良白杨派无性系。由于缺乏其遗传转化体系,因此无法通过基因工程手段对其进行遗传改良。该研究以‘窄冠白杨1号’为材料,建立了农杆菌介导的遗传转化体系,并获得了较高的遗传转化效率。首先将组培苗继代培养不同时间段（35、45、55、65 d）,分别取其3种组织（叶片、叶柄、茎段）以对比分化能力的强弱,确定了继代45 d后的叶片具有最强的分化能力,其增殖倍数为8.77。随后,使用继代45 d后的叶片作为遗传转化的材料,研究不同侵染条件对转化率的影响,设立了菌液浓度、侵染时间和共培养时间各3个梯度的正交试验,对这3个因素进行最佳水平筛选,通过PCR检测和GUS染色鉴定转基因株系。结果表明‘窄冠白杨1号’遗传转化体系的最佳组合为：菌液浓度OD600=0.4,侵染时间15 min,共培养时间2 d,在该组合下转化率最高可达54.23%。最后,利用该遗传转化体系获得了转BtCry3Aa抗虫基因‘窄冠白杨1号’株系,证明该体系可以做为‘窄冠白杨1号’遗传改良的有效方法。     

两种基因型玉米苞叶的衰老生理特性

对大田条件下‘郑单958’（Zea mays‘Zhengdan 958’）和‘农大364’（Z.mays‘Nongda 364’）2种基因型玉米苞叶衰老过程中的生理特性进行了研究。结果表明,玉米苞叶衰老过程中,叶绿素和可溶性糖含量均呈先升后降的变化趋势,并在灌浆期达到最高值,且‘郑单958’的叶绿素降解速率高于‘农大364’;‘农大364’苞叶的可溶性糖含量在不同生育期均高于‘郑单958’。细胞膜透性和MDA含量均逐渐升高,并在蜡熟期达到最高值,其中‘农大364’细胞膜受损害程度和过氧化程度均低于‘郑单958’。苞叶中可溶性蛋白质含量呈递减趋势,在灌浆期至蜡熟期的降幅最明显,且‘郑单958’苞叶的可溶性蛋白质含量降幅低于‘农大364’苞叶。     

农杆菌侵染玉米芽尖导入psy基因的研究

以玉米自交系天塔五母、7922的芽尖为受体,用农杆菌介导法将psy基因转入玉米中.以植株的转化率为指标,研究了真空处理方式,真空处理时间及共培养时间对转化率的影响.结果表明,当在真空条件下侵染20min,共培养3天时转化率最高.用200mg/L的草胺膦溶液筛选,获得抗性植株经PCR检测有16株表现阳性,其中天塔五母有12株,7922有4株.RT-PCR及高效液相色谱(HPLC)检测结果表明psy基因已经整合进玉米基因组并能正常转录,转基因玉米中总类胡萝卜素含量比野生型玉米提高了25％.     

用基因枪法介导OSISAP1基因遗传转化洋葱

以洋葱栽培品种‘HG400B’的鳞茎盘胚性愈伤组织为受体,利用基因枪介导法将水稻锌指蛋白基因OSISAP1导入洋葱中。组织化学染色检测到GUS基因在胚性愈伤组织中的瞬间表达活性,PCR、Southern杂交和RT-PCR分析,证实OSISAP1基因已整合到洋葱基因组中并实现高水平表达,转化率约为10%。对获得的转基因植株进行NaC1和NaHCO_3胁迫处理,当总浓度为200 mmol/L、处理1周后,未转基因植株会黄化、枯萎、死亡,而转基因植株却有很强的抗性,能耐受400mmol/L浓度的胁迫,表明OSISAP1基因的导入提高了转基因植株的耐盐碱性。     

8个合成群体改良玉米杂交种郑单958的育种潜力分析

玉米群体含有有利等位基因, 可作为改良杂交种的优异种质。针对持续改良我国主要玉米杂交种郑单958产量性状和商品品质的需求, 文章以8个合成群体为供体, 郑单958亲本自交系为受体, 组配16个测交组合。2009和2010年分别在北京顺义和河南新乡测量产量和籽粒容重。4个遗传参数评价显示, 合成群体可以作为新的有利等位基因供体改良杂交种性状, 其中WBMC-4和陕综3号两个群体具有同时改良杂交种产量和籽粒容重的潜力, 可分别用于改良亲本自交系郑58和昌7-2, 以及拓宽我国主要玉米类群PA和四平头的种质基础。     

大豆胚尖遗传转化体系优化及抗逆基因GmPK转化研究

采用GUS基因瞬时表达检测方法,通过正交试验以AS浓度、侵染菌液OD值、侵染时间、共培养时间和恢复培养时间5个因素在4个水平上进行分析,优化了农杆菌介导的大豆胚尖遗传转化体系,并在此基础上进行了抗逆基因GmPK的遗传转化。结果表明,采用共培养培养基中添加100μmol/L AS、侵染菌液OD600值0.9、侵染15h、共培养5d和恢复培养3d的转化条件最佳,GUS阳性率达74.59%,经PCR及RT-PCR进一步验证获得了转基因阳性植株。利用优化的最佳条件进行抗逆基因GmPK的转化,炼苗移栽成活的再生植株经PCR及PCR-Southern blotting验证,初步证明外源基因已经整合至大豆基因组,转化率为0.6%。     

胡萝卜组织培养和高效遗传转化体系的建立

为了建立高效的胡萝卜遗传转化体系,本实验选用3个胡萝卜(Daucuscarotavar.sativa)栽培品种:‘金笋五寸’、‘Carol’和‘改良黑田七寸’,以它们的下胚轴和子叶为外植体,首先建立了高频愈伤诱导体系。在此基础上,以Carol的下胚轴和愈伤组织为受体材料,利用根癌农杆菌LBA4404介导转化质粒pBI121。经X-Gluc染色,证明GUS基因瞬间表达成功,经PCR方法鉴定,证明GUS基因已整合到胡萝卜的染色体中,从而建立了高效的胡萝卜遗传转化体系。     

蝴蝶兰花瓣瞬时转化体系建立

蝴蝶兰花器官中基因功能的研究受遗传转化效率低和遗传转化周期长的制约,而花瓣瞬时表达体系是一种快速分析基因功能的有效手段。该研究以蝴蝶兰‘大辣椒’花瓣和萼片为实验材料,通过农杆菌介导的瞬时转化方法,分析了侵染的菌液浓度、侵染时间、乙酰丁香酮浓度和共培养时间等4个因素对β-葡糖醛酸酶(GUS)报告基因表达效率的影响,以探寻其瞬时表达的最佳条件;并将查尔酮合成酶(chalcone synthase,CHS)基因RNAi干扰载体瞬时转化蝴蝶兰花瓣,共培养3d后观察转化材料中花色表型以及色素的变化,并利用半定量RT-PCR来检测CHS基因转录水平的表达。结果表明:(1)农杆菌菌液OD600为0.6、侵染时间60s,在重悬液中添加150μmol/L乙酰丁香酮,共培养3d,GUS瞬时表达率最高(85.01%)。(2)转基因蝴蝶兰花瓣颜色明显变淡,色素含量降低。(3)半定量PCR检测表明,CHS基因的转录活性相比于对照组显著降低。该实验成功的在蝴蝶兰花器官中建立了一种快速基因功能验证方法,为后期蝴蝶兰基因功能研究和育种工作提供技术支持。     

农杆菌介导的玉米转化后分化和生根条件优化

通过诱导5种自交系玉米授粉10～12d的未成熟幼胚,产生胚性愈伤组织,以农杆菌介导法,分别转化‘18-599(H)’、‘齐319’、‘综31’、‘Z674’和‘郑58’等5种玉米自交系。以GUS基因作为报告基因进行组织化学染色和潮霉素磷酸转移酶基因片段PCR特异扩增等方法检测都证明了外源基因的成功转化。对5种自交系玉米的出愈率、抗性愈伤率、转化率等指标进行了详细统计,并对分化培养基中附加不同细胞分裂素的分化效果以及对不同生根培养基的生根效果进行比较、优化,结果发现,通过优化抗性愈伤的最佳分化培养基(N6 1.0mg·L-1KT)和最佳生根培养基(1/2MS),使‘18-599(H)’的转化效率最高达6.1%,‘齐319’次之为3.5%。     

杜鹃花品种(种)间杂交亲和性及其杂交种子萌发研究

以映山红Rhododendron simsii及‘霸王红’R.‘Bawanghong’、‘迎春6号’R.‘Yingchun6’、‘孩儿面’R.‘Haiermian’、‘华玉3号’R.‘Huayu 3’、‘若姪子’R.‘Ruozhizi’等12个杜鹃品种为杂交亲本,进行不完全双列杂交,并进行部分正反交,对其结实性进行探讨;选取3个2016年杂交育种获得的种子作为试验材料,通过不同温度、不同浓度赤霉素浸种处理,筛选适宜杜鹃花杂交种子的浸种处理方式。结果表明:(1)不同品种(种)间杂交座果率存在明显差异,各杂交组合座果率在0~81%之间;(2)同一品种(种)作为父本或母本,其杂交座果率也存在显著差异;(3)不同浸种处理对杜鹃杂交种子萌发率均有显著影响,其中40℃浸种处理和赤霉素处理均能显著提高种子萌发率。     

基于cDNA-AFLP技术的玉米种子劣变相关基因分析

以人工控制劣变处理（温度45℃,相对湿度100%）3 d的玉米杂交种‘郑单958’种子为材料,通过cDNA-AFLP技术,共获得约5 400个转录本。对差异片段进行测序分析,最终获得122个种子劣变相关基因序列（DRS）,其中,上调表达74个,下调表达48个,功能涉及初生代谢、次生代谢、蛋白代谢、转录与调控、胁迫响应、信号转导和运输。采用qRT-PCR技术分析了11个上调表达差异基因的表达模式,结果显示不同基因的表达模式存在较大差异,说明不同基因在种子劣变中可能扮演不同角色。     

红树林耐盐相关基因转化水稻的研究

运用农杆菌介导法将红树林耐盐相关基因mangrin转入粳稻品种‘日本晴’中,通过GUS基因检测愈伤组织转化率,确定农杆菌菌液浓度OD600为0.5,浸染时间30min,共培养时间3d为最佳转化体系;经潮霉菌筛选,获得抗性再生植株。通过PCR扩增检测、Southern blot分析和GUS基因活性检测,结果表明,mangrin基因整合到再生水稻的染色体DNA上。耐盐性测定结果表明,转基因植株在200mmol/L NaCl胁迫下,成活率保持在83.3%,株高增长20%~40%,mangrin基因能提高转基因水稻对盐胁迫的抗性。     

农杆菌介导巨桉Eg5高效遗传转化

以巨桉(Eucalyptus grandis)无性系Eg5叶片为外植体, 探讨了农杆菌(Agrobacterium tumefaciens)侵染时间、共培养pH值和共培养时间对瞬时转化效率的影响, 分析了不同筛选策略对遗传转化植株筛选效果的影响。结果表明, 外植体侵染45分钟, 共培养pH值为5.8, 共培养3天所得到的瞬时转化效率最高; 逐步提高卡那霉素(Km)浓度筛选转基因植株有效, 筛选率达到15%, 转化率达到0.26%。经过GUS染色分析和PCR检测, 证实为转基因植株。